JP5680804B1 - フォークリフト及びフォークリフトの制御方法 - Google Patents

Abstract

エンジン４によって駆動される可変容量型のＨＳＴポンプ１０と、ＨＳＴポンプ１０との間で閉回路を形成し、ＨＳＴポンプ１０から吐出された作動油によって駆動される油圧モータ２０と、油圧モータ２０によって駆動される駆動輪２ａと、を備えたフォークリフト１において、制御装置３０は、インチングペダル４０ａの操作量に対応するインチング率Ｉを演算し、かつアクセルペダル４１ａ及びインチングペダル４０ａの両方が操作されている状態に限り、インチング率Ｉの下限値を０よりも大きい値とする。

Description

本発明は、エンジンによって駆動される可変容量型の油圧ポンプと、前記油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記油圧ポンプから吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、を有するフォークリフト及びフォークリフトの制御方法に関する。

駆動源であるエンジンと、駆動輪との間にＨＳＴ（Hydro Static Transmission：静油圧式動力伝達装置）と称される油圧駆動装置が設けられているフォークリフトがある。油圧駆動装置は、閉回路である主油圧回路に、エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、この走行用油圧ポンプから吐出された作動油によって駆動される可変容量型の油圧モータとを備えており、油圧モータの駆動を駆動輪に伝達することによって車両を走行させるようにしたものである。

このような油圧駆動装置を適用したフォークリフトは、エンジンによって駆動される作業用油圧ポンプも備えており、作業用油圧ポンプから作動油を作業機用アクチュエータに供給して、作業機を駆動させる。このようなフォークリフトでは、走行用油圧ポンプの吸収トルクを増減させるインチング制御が行われる（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−０５７７６１号公報

特許文献１には、インチング率とメカブレーキ率とがともに０％以上となるオーバーラップ領域を求めることが記載されている。このようにすると、機械式ブレーキの制動力が発生している状態から走行用油圧ポンプに駆動力を発生させることができるので、フォークリフト１の発進時におけるタイムラグを小さくすることができる。しかし、走行用油圧ポンプは、内部摩擦等の影響により、作動油の流量が減少して０になるときと、作動油が吐出を開始して流量が増加するときとでは異なる経路を通る、ヒステリシス特性を有する。このため、フォークリフトの停止時と発進時とでインチングペダルのストローク量が異なり、インチングペダルによるフォークリフトの位置調整が難しくなる可能性がある。

本発明は、ＨＳＴを備えたフォークリフトにおいて、インチングペダルを踏み込んだときのストロークの変化を抑制することを目的とする。

本発明は、エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動される駆動輪と、前記エンジンへの燃料供給量を増減操作するアクセル操作部と、前記エンジンの実エンジン回転数をもとに、前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルク又は前記走行用油圧ポンプが有する斜板の目標斜板傾転角を演算する目標吸収トルク演算部と、前記走行用油圧ポンプの所定の斜板傾転角に対する低減割合を示すインチング率を操作するインチング操作部と、前記インチング操作部の操作量に対応する前記インチング率を求め、かつ前記アクセル操作部及び前記インチング操作部の両方が操作されている状態に限り、前記インチング率の下限値を０よりも大きい値とするインチング率演算部と、前記インチング率に基づいて前記目標吸収トルクを減少した補正吸収トルクに対応する補正吸収トルク指令又は前記インチング率に基づいて前記目標斜板傾転角を減少した補正斜板傾転角に対応する補正斜板傾転角指令を前記走行用油圧ポンプに出力する出力制御部と、を含む、フォークリフトである。

前記インチング率の下限値は、前記エンジンの回転速度と、そのエンジン回転速度から決定される、前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルクとに基づいて決定されることが好ましい。

前記インチング率の下限値は、前記エンジンが出力する馬力又は前記走行用油圧ポンプの吸収馬力に応じて決定されることが好ましい。

本発明は、エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、前記油圧モータによって駆動される駆動輪と、前記エンジンへの燃料供給量を増減操作するアクセル操作部と、前記走行用油圧ポンプの所定の斜板傾転角に対する低減割合を示すインチング率を操作するインチング操作部と、を含むフォークリフトを制御するにあたり、前記インチング操作部の操作量に対応する前記インチング率を求め、かつ前記アクセル操作部及び前記インチング操作部の両方が操作されている状態に限り、前記インチング率の下限値を０よりも大きい値とし、前記インチング率に基づいて前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルクを減少した補正吸収トルクに対応する補正吸収トルク指令又は前記インチング率に基づいて前記走行用油圧ポンプが有する斜板の目標斜板傾転角を減少した補正斜板傾転角に対応する補正斜板傾転角指令を前記走行用油圧ポンプに出力する、フォークリフトの制御方法である。

前記インチング率の下限値は、前記エンジンの回転速度と、そのエンジン回転速度から決定される、前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルクとに基づいて決定されることが好ましい。

前記インチング率の下限値は、前記エンジンが出力する馬力又は前記走行用油圧ポンプの吸収馬力に応じて決定されることが好ましい。

本発明は、ＨＳＴを備えたフォークリフトにおいて、インチングペダルを踏み込んだときのストロークの変化を抑制することができる。

図１は、本実施形態に係るフォークリフトの全体構成を示す図である。 図２は、図１に示したフォークリフトの制御系統を示すブロック図である。 図３は、インチング操作量に対するインチング率の変化を示す図である。 図４は、実エンジン回転数に対するＨＳＴポンプの目標吸収トルクの特性線を示す図である。 図５は、ＨＳＴポンプを制御するためのポンプ電磁比例制御バルブに与えられる指令信号と、ポンプ容量制御シリンダのピストン室圧力との関係を示す図である。 図６は、ポンプ容量制御シリンダのピストン室圧力とＨＳＴポンプが吐出する作動油の流量Ｑとの関係を示す図である。 図７は、インチング率が変化する際の特性を説明するための図である。 図８は、制御装置によるＨＳＴポンプに対するインチング制御を含むポンプ制御を示すブロック図である。 図９は、インチング目標最大吸収トルクを求める際に用いられるマップの一例を示す図である。 図１０は、同時操作状態におけるインチング率の制御例を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

＜フォークリフト＞
図１は、本実施形態に係るフォークリフト１の全体構成を示す図である。図２は、図１に示したフォークリフトの制御系統を示すブロック図である。フォークリフト１は、駆動輪２ａ及び操向輪２ｂを有した車体３と、車体３の前方に設けられる作業機５とを有する。車体３には、内燃機関としてのエンジン４、エンジン４を駆動源として駆動する可変容量型の走行用油圧ポンプ１０及び作業機油圧ポンプ１６が設けられる。駆動輪２ａは、可変容量型の走行用油圧ポンプ１０と可変容量型の油圧モータ２０とを閉じた油圧回路で連通させ、油圧モータ２０の動力で駆動される。このように、フォークリフト１は、ＨＳＴによって走行する。本実施形態において、走行用油圧ポンプ１０及び作業機油圧ポンプ１６は、いずれも斜板を有し、斜板の傾転角が変更されることにより、容量が変化する。

作業機５は、フォーク６を昇降させるリフトシリンダ７及びフォーク６をチルトさせるチルトシリンダ８を有する。車体３の運転席には、前後進レバー４２ａ、インチング操作部としてのインチングペダル（ブレーキペダル）４０ａ、アクセル操作部としてのアクセルペダル４１ａ並びに作業機５を操作するためのリフトレバー及びチルトレバーを含む図示しない作業機操作レバーが設けられる。インチングペダル４０ａは、インチング率を操作する。アクセルペダル４１ａは、エンジン４への燃料供給量を増減操作する。インチングペダル４０ａ及びアクセルペダル４１ａは、フォークリフト１のオペレータが、運転席から足踏み操作できる位置に設けられている。図１では、インチングペダル４０ａとアクセルペダル４１ａとが重なった状態で描かれている。

図２に示すように、フォークリフト１は、閉回路となる主油圧回路１００の油圧供給管路１０ａ、１０ｂによって接続された走行用油圧ポンプ１０及び油圧モータ２０を備えている。走行用油圧ポンプ１０（以下、適宜ＨＳＴポンプ１０という）は、エンジン４によって駆動されて作動油を吐出する装置である。本実施形態において、ＨＳＴポンプ１０は、例えば、斜板傾転角を変更することによって容量を変更することのできる可変容量型のポンプである。

油圧モータ２０（以下、適宜ＨＳＴモータ２０という）は、ＨＳＴポンプ１０から吐出された作動油によって駆動される。油圧モータ２０は、例えば、斜板傾転角を変更することによって容量を変更することのできる可変容量型の油圧モータである。ＨＳＴモータ２０は、固定容量型の油圧モータであってもよい。ＨＳＴモータ２０は、その出力軸２０ａがトランスファ２０ｂを介して駆動輪２ａに接続してあり、駆動輪２ａを回転駆動することでフォークリフト１を走行させることができる。

ＨＳＴモータ２０は、ＨＳＴポンプ１０からの作動油の供給方向に応じて回転方向を切り替えることが可能である。ＨＳＴモータ２０の回転方向が切り替えられることにより、フォークリフト１を前進又は後進させることができる。以下の説明においては、便宜上、油圧供給管路１０ａからＨＳＴモータ２０に作動油が供給された場合にフォークリフト１が前進し、油圧供給管路１０ｂからＨＳＴモータ２０に作動油が供給された場合にフォークリフト１が後進するものとする。

このフォークリフト１は、ポンプ容量設定ユニット１１、モータ容量設定ユニット２１及びチャージポンプ１５を有する。ポンプ容量設定ユニット１１は、ＨＳＴポンプ１０に設けられる。ポンプ容量設定ユニット１１は、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３及びポンプ容量制御シリンダ１４を備える。ポンプ容量設定ユニット１１は、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２及び後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対して、後述する制御装置３０から指令信号が与えられる。ポンプ容量設定ユニット１１は、制御装置３０から与えられた指令信号に応じてポンプ容量制御シリンダ１４が作動し、ＨＳＴポンプ１０の斜板傾転角が変化することによってその容量が変更される。

ポンプ容量制御シリンダ１４は、シリンダケース１４Ｃ内にピストン１４ａが収納されている。ピストン１４ａは、シリンダケース１４Ｃとピストン１４ａとの間の空間に作動油が供給されることによって、シリンダケース１４Ｃ内を往復する。ポンプ容量制御シリンダ１４は、斜板傾転角が０の状態において、ピストン１４ａが中立位置に保持されている。このため、エンジン４が回転しても、ＨＳポンプ１０から主油圧回路１００へ吐出される作動油の量はゼロである。

ＨＳＴポンプ１０の斜板傾転角が０の状態から、例えば、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２に対して制御装置３０からＨＳＴポンプ１０の容量を増大する旨の指令信号が与えられると、この指令信号に応じて前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からポンプ容量制御シリンダ１４に対してポンプ制御圧力が与えられる。その結果、ピストン１４ａは、図２において左側に移動する。ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン１４ａが図２において左側に移動すると、これに連動してＨＳＴポンプ１０の斜板が油圧供給管路１０ａに対して作動油を吐出する方向へ向けて傾く。

前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からのポンプ制御圧力が増大するにしたがって、ピストン１４ａの移動量が大きくなる。このため、ＨＳＴポンプ１０における斜板の傾転角は、その変化量も大きなものとなる。つまり、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２に対して制御装置３０から指令信号が与えられると、この指令信号に応じたポンプ制御圧力が前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からポンプ容量制御シリンダ１４に与えられる。前述したポンプ制御圧力によって、ポンプ容量制御シリンダ１４が作動することにより、ＨＳＴポンプ１０の斜板が油圧供給管路１０ａに対して所定量の作動油を吐出できるように傾く。この結果、エンジン４が回転すれば、ＨＳＴポンプ１０から油圧供給管路１０ａに作動油が吐出されて、ＨＳＴモータ２０は前進方向に回転する。

前述の状態において、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２に対して制御装置３０からＨＳＴポンプ１０の容量を減少する旨の指令信号が与えられると、この指令信号に応じて前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２からポンプ容量制御シリンダ１４に供給されるポンプ制御圧力が減少する。このため、ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン１４ａは、中立位置に向かって移動する。この結果、ＨＳＴポンプ１０の斜板傾転角が減少し、ＨＳＴポンプ１０から油圧供給管路１０ａへの作動油の吐出量が減少する。

制御装置３０が、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対してＨＳＴポンプ１０の容量を増大する旨の指令信号が与えると、この指令信号に応じて後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３からポンプ容量制御シリンダ１４に対してポンプ制御圧力が与えられる。すると、ピストン１４ａは、図２において右側に移動する。ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン１４ａが、図２において右側に移動すると、これに連動してＨＳＴポンプ１０の斜板が油圧供給管路１０ｂに対して作動油を吐出する方向へ向かって傾転する。

後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３から供給されるポンプ制御圧力が増大するにしたがってピストン１４ａの移動量が大きくなるため、ＨＳＴポンプ１０の斜板傾転角の変化量は大きくなる。つまり、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対して制御装置３０から指令信号が与えられると、この指令信号に応じたポンプ制御圧力が後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３からポンプ容量制御シリンダ１４に与えられる。そして、ポンプ容量制御シリンダ１４の作動によりＨＳＴポンプ１０の斜板が油圧供給管路１０ｂに対して所望量の作動油を吐出できるように傾く。この結果、エンジン４が回転すると、ＨＳＴポンプ１０から油圧供給管路１０ｂに作動油が吐出されて、ＨＳＴモータ２０は、後進方向に回転する。

後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に対して制御装置３０からＨＳＴポンプ１０の容量を減少する旨の指令信号が与えられると、この指令信号に応じて後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３からポンプ容量制御シリンダ１４に供給するポンプ制御圧力が減少し、ピストン１４ａが中立位置に向けて移動する。この結果、ＨＳＴポンプ１０の斜板傾転角が減少するので、ＨＳＴポンプ１０から油圧供給管路１０ｂへ吐出される作動油の量が減少する。

モータ容量設定ユニット２１は、ＨＳＴモータ２０に設けられる。モータ容量設定ユニット２１は、モータ電磁比例制御バルブ２２、モータ用シリンダ制御バルブ２３及びモータ容量制御シリンダ２４を備えている。モータ容量設定ユニット２１では、モータ電磁比例制御バルブ２２に対して制御装置３０から指令信号が与えられると、モータ電磁比例制御バルブ２２からモータ用シリンダ制御バルブ２３にモータ制御圧力が供給されて、モータ容量制御シリンダ２４が作動する。モータ容量制御シリンダ２４が作動すると、これに連動してＨＳＴモータ２０の斜板傾転角が変化することになる。このため、制御装置３０からの指令信号に応じてＨＳＴモータ２０の容量が変更されることになる。具体的には、モータ容量設定ユニット２１は、モータ電磁比例制御バルブ２２から供給されるモータ制御圧力が増加するにしたがって、ＨＳＴモータ２０の斜板傾転角が減少するようになっている。

チャージポンプ１５は、エンジン４によって駆動される。チャージポンプ１５は、前述した前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２及び後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３を介してポンプ容量制御シリンダ１４にポンプ制御圧力を供給する。また、チャージポンプ１５は、モータ電磁比例制御バルブ２２を介してモータ用シリンダ制御バルブ２３にモータ制御圧力を供給する機能を有している。

本実施形態において、エンジン４は、ＨＳＴポンプ１０の他に、作業機油圧ポンプ１６を駆動する。この作業機油圧ポンプ１６は、作業機５を駆動するための作業用アクチュエータであるリフトシリンダ７及びチルトシリンダ８に作動油を供給する。

フォークリフト１は、インチングポテンショメータ（ブレーキポテンショメータ）４０、アクセルポテンショメータ４１、前後進レバースイッチ４２、エンジン回転センサ４３及び車速センサ４６を備えている。

インチングポテンショメータ４０は、インチングペダル（ブレーキペダル）４０ａが操作された場合に、その操作量を検出して出力する。インチングペダル４０ａの操作量は、インチング操作量Ｉｓである。インチングポテンショメータ４０が出力するインチング操作量Ｉｓは、制御装置３０に入力される。

図３は、インチング操作量Ｉｓに対するインチング率Ｉの変化を示す図である。図３の縦軸はインチング率Ｉであり、横軸はインチング操作量Ｉｓである。インチング率Ｉとは、ＨＳＴポンプ１０の所定の斜板傾転角に対する低減割合を示すものであり、ＨＳＴポンプ１０の目標吸収トルクの低減割合とも言い換えることができる。インチング率Ｉが１００％であるときエンジン４の駆動力はすべてＨＳＴポンプ１０に伝達され、インチング率Ｉが０％であるときエンジン４の駆動力はＨＳＴポンプ１０に伝達されない。本実施形態において、図３の特性線Ｌ１に示すように、例えば、インチングポテンショメータ４０が検出したインチング操作量Ｉｓが０％から５０％の範囲において、インチング率Ｉは、１００％から０％に変化する。インチング操作量Ｉｓが５０％から１００％の範囲において、特性線ＬＢに示すように、図示しない機械式ブレーキの効き具合を示すメカブレーキ率Ｂは、０％から１００％に変化する。

本実施形態において、インチングペダル４０ａ及びアクセルペダル４１ａの両方が操作されている、すなわち踏み込まれている場合、インチング率Ｉの下限値は、０％よりも大きい値に維持される。以下において、インチング率の下限値を、適宜最小インチング率ともいう。インチングペダル４０ａ及びアクセルペダル４１ａの両方が操作されている状態を、適宜同時操作状態という。図３に示す例では、同時操作状態において、インチング率は、図３の横軸と平行な直線Ｌ１ａ又はＬ１ｂで示される最小インチング率Ｉｍａ又は最小インチング率Ｉｍｂに維持される。以下において、これらを区別しない場合、最小インチング率Ｉｍともいう。

例えば、インチングペダル４０ａ及びアクセルペダル４１ａの両方が同時に踏み込まれた場合、インチングペダル４０ａの踏み込み量が大きくなるにしたがってインチング操作量Ｉｓが増加する。インチング操作量Ｉｓが増加するにしたがってインチング率Ｉは特性線Ｌ１に沿って減少する。インチング率Ｉが低下して最小インチング率Ｉｍになると、その後は、インチング操作量Ｉｓが増加しても、インチング率Ｉは、最小インチング率Ｉｍに維持される。

最小インチング率Ｉｍは、後述するエンジン回転センサ４３が検出したエンジン４の回転数から求められた回転速度と、その回転速度から決定されるＨＳＴポンプ１０の目標吸収トルクとに基づいて決定される。すなわち、最小インチング率Ｉｍは、エンジン４の出力（馬力）の変化に応じて変化する。

図４は、実エンジン回転数Ｎｒに対するＨＳＴポンプ１０の目標吸収トルクＴｍの特性線Ｌ２を示す図である。この特性線Ｌ２にインチング率Ｉを乗算することによって、特性線Ｌ２は、例えば特性線Ｌ３に変化することを示している。すなわち、インチング率Ｉの減少によって、ＨＳＴポンプ１０の目標吸収トルクＴｍが減少する。このように、インチング率Ｉは、ＨＳＴポンプ１０の目標吸収トルクＴｍの減少率に対応する。

本実施形態において、フォークリフト１のオペレータがインチングペダル４０ａから足を放して、機械式ブレーキによる制動力を減少又は０にすることを、ブレーキを開くと称する。ブレーキを閉じるとは、フォークリフト１のオペレータがインチングペダル４０ａを踏み込んで、機械式ブレーキによる制動力を発生又は増加させることをいう。

アクセルポテンショメータ４１は、アクセルペダル４１ａが操作された場合にその操作量Ａｓを出力するものである。アクセルペダル４１ａの操作量Ａｓは、アクセル開度Ａｓともいう。アクセルポテンショメータ４１が出力するアクセル開度Ａｓは、制御装置３０に入力される。

前後進レバースイッチ４２は、フォークリフト１の進行方向を入力するための選択スイッチである。本実施形態では、運転席から選択操作できる位置に設けた前後進レバー４２ａの操作により、前進と、ニュートラルと、後進との３つの進行方向を選択することのできる前後進レバースイッチ４２を適用している。この前後進レバースイッチ４２によって選択された進行方向を示す情報は、選択情報として制御装置３０に与えられることになる。

エンジン回転センサ４３は、エンジン４の実際の回転数を検出するものである。エンジン回転センサ４３によって検出されたエンジン４の回転数は、実エンジン回転数Ｎｒである。実エンジン回転数Ｎｒを示す情報は、制御装置３０に入力される。本実施形態において、実エンジン回転数Ｎｒは、単位時間あたりにおける実エンジン回転数Ｎｒ、すなわち実エンジン回転速度として取り扱われる。

制御装置３０は、処理部３０Ｃと記憶部３０Ｍとを含む。制御装置３０は、例えば、コンピュータを備え、フォークリフト１の制御に関する各種の処理を実行する装置である。処理部３０Ｃは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）とメモリとを組み合わせて構成される。処理部３０Ｃは、記憶部３０Ｍに記憶されている、主油圧回路１００を制御するためのコンピュータプログラムを読み込んでこれに記述されている命令を実行することにより、主油圧回路１００の動作を制御する。記憶部３０Ｍは、前述したコンピュータプログラム及び主油圧回路１００の制御に必要なデータ等を記憶している。記憶部３０Ｍは、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ストレージデバイス又はこれらの組合せによって構成される。

制御装置３０には、インチングポテンショメータ４０、アクセルポテンショメータ４１、前後進レバースイッチ４２、エンジン回転センサ４３及び車速センサ４６といった各種センサ類が電気的に接続されている。制御装置３０は、これらの各種センサ類からの入力信号に基づいて、前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２、後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３の指令信号を生成し、かつ生成した指令信号をそれぞれの電磁比例制御バルブ１２、１３、２２に与える。

＜インチング率Ｉが変化する際の特性について＞
図５は、ＨＳＴポンプ１０を制御するためのポンプ電磁比例制御バルブに与えられる指令信号ｉｅｐと、ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン室圧力Ｐｅｐとの関係を示す図である。図６は、ポンプ容量制御シリンダ１４のピストン室圧力ＰｅｐとＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量Ｑとの関係を示す図である。図７は、インチング率Ｉが変化する際の特性を説明するための図である。ポンプ電磁比例制御バルブは、図２に示す前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２及び後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３である。ピストン室圧力Ｐｅｐは、図２に示すポンプ容量制御シリンダ１４のシリンダケース１４Ｃとピストン１４ａとの間の空間に供給される作動油の圧力である。

図５及び図６の矢印ＳＴは、図２に示すＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量が増加する際の変化を示し、矢印ＳＰは、ＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量が減少する際の変化を示す。図５に示すように、ポンプ電磁比例制御バルブに与えられる指令信号ｉｅｐが増加すると、ピストン室圧力Ｐｅｐは増加して、図６に示すように、ＨＳＴポンプ１０から吐出される作動油の流量Ｑが増加する。指令信号ｉｐｅが減少すると、ピストン室圧力Ｐｅｐは減少して、図６に示すように、ＨＳＴポンプ１０から吐出される作動油の流量Ｑが減少する。

図５に示すように、指令信号ｉｅｐが増加するときにおけるピストン室圧力Ｐｅｐの増加の経路と、指令信号ｉｅｐが低下するときにおけるピストン室圧力Ｐｅｐの低下の経路とは異なる。このため、図６に示すように、ピストン室圧力Ｐｅｐが増加するときにおける流量Ｑの増加の経路と、ピストン室圧力Ｐｅｐが低下するときにおける流量Ｑの低下の経路とは異なる。このように、ＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量Ｑの変化は、ヒステリシス特性を有する。

インチング率Ｉが増加する場合は、ＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量Ｑが増加する場合に対応し、インチング率Ｉが低下する場合は、ＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量Ｑが低下する場合に対応する。図７においては、インチング率Ｉが減少するときの経路がＬｓｐであり、インチング率Ｉが増加するときの経路がＬｓｉである。前述したように、ＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量Ｑがヒステリシス特性をもって変化するので、図７に示すように、インチング操作量Ｉｓに対するインチング率Ｉの変化も、ヒステリシス特性を有する。

インチング率Ｉが低下する場合と増加する場合とで、インチング率Ｉの経路Ｌｓｐと経路Ｌｓｉとが横軸と交差する点が異なる。このため、インチングペダル４０ａを踏み込んでフォークリフト１を停止させる場合と、インチングペダル４０ａを解除してフォークリフト１を発進させる場合とで、インチングペダル４０ａの位置が異なる。具体的には、フォークリフト１が停止するときの方が、フォークリフト１が発進するときよりもインチングペダル４０ａを多く踏み込むことになるので、後者の方がインチングペダル４０ａの位置は手前、すなわちオペレータ側になる。

例えば、オペレータが、アクセルペダル４１ａを少し踏み込んだ状態からインチングペダル４０ａを少しずつ放し、フォークリフト１を微速で発進させる。そして、オペレータが、目標の位置でフォークリフト１を停止させようとしてインチングペダル４０ａを踏み込むと、フォークリフト１が発進したときにおけるインチングペダル４０ａのストロークよりも深い位置、すなわち、インチングペダル４０ａがよりオペレータから離れた位置でフォークリフト１が停止する。このように、オペレータが、アクセルペダル４１ａを少し踏み込んだ状態、かつインチングペダル４０ａを踏み込んだ状態で、インチングペダル４０ａの操作によってフォークリフト１の停止位置を微調整することは難しい。これは、前述したように、ＨＳＴポンプ１０が吐出する作動油の流量Ｑがヒステリシス特性をもって変化する結果、インチング操作量Ｉｓに対するインチング率Ｉの変化もヒステリシス特性を有することが原因である。

前述したように、本発明に係るフォークリフト１は、同時操作状態において、インチング率Ｉの下限値が最小インチング率Ｉｍに維持される。このようにすることで、インチング操作量Ｉｓが増加した場合、インチング率Ｉは最小インチング率Ｉｍよりも小さくなることはないので、同時操作状態において、ＨＳＴポンプ１０は、最小インチング率Ｉｍに対応した流量Ｑの作動油を吐出し、駆動力を発生させている。このため、フォークリフト１は最低限の駆動力を維持することができる。その結果、同時操作状態において、機械式ブレーキの制動力により発進停止を行った場合、発進時におけるタイムラグを低減することができる。また、同時操作状態において、ＨＳＴポンプ１０は、最小インチング率Ｉｍに対応した流量Ｑの作動油を吐出しているので、機械式ブレーキの制動力がなくなった時点で、図１に示す駆動輪２ａにＨＳＴポンプ１０の駆動力が速やかに伝達される。その結果、インチング率Ｉが変化する際のヒステリシス特性の影響を低減できるので、フォークリフト１の発進時と停止時とのインチングペダル４０ａのストロークの変化を抑制させることができる。このため、フォークリフト１の停止位置を微調整する際の操作性を向上することができる。

フォークリフト１は、同時操作状態以外、すなわち、インチングペダル４０ａが単独で操作されたときには、インチング率Ｉとメカブレーキ率Ｂとの両方が同じインチング操作量Ｉｓで０％になる。このため、機械式ブレーキの制動力でＨＳＴポンプ１０の駆動力を消費することが回避される。その結果、フォークリフト１は、インチング率Ｉの下限値を最小インチング率Ｉｍに維持することによる損失及びこれに起因する燃費の悪化を最小限に抑えることができる。

なお、仮に、インチング率Ｉとメカブレーキ率Ｂとの両方が０％以上となるオーバーラップ領域を設けた場合も、インチング率Ｉが変化する際のヒステリシス特性の影響を低減できる。しかし、オーバーラップ領域を設けると、燃費の悪化を招く可能性がある。本実施形態は、オーバーラップ領域を設けなくても、インチング率Ｉが変化する際のヒステリシス特性の影響を低減できる。このため、フォークリフト１の発進時と停止時とのインチングペダル４０ａのストロークの変化を抑制させ、かつ燃費の悪化を最小限に抑えることができる。

図８は、制御装置３０によるＨＳＴポンプ１０に対するインチング制御を含むポンプ制御を示すブロック図である。図９は、インチング目標最大吸収トルクを求める際に用いられるマップＭＰの一例を示す図である。図８に示すように、制御装置３０は、目標吸収トルク演算部３１、インチング率演算部３２、燃料噴射量演算部３３及びＨＳＴポンプ電磁比例制御出力電流変換部３７を有する。

目標吸収トルク演算部３１は、エンジン回転センサ４３が検出した実エンジン回転数（実エンジン回転速度）Ｎｒをもとに、ＨＳＴポンプ１０の目標吸収トルクＴｍを演算する。目標吸収トルク演算部３１は、実エンジン回転数Ｎｒに対する目標吸収トルクＴｍの特性を示すマップＭ１を有している。目標吸収トルク演算部３１は、マップＭ１上の特性線Ｌ２で示されるような実エンジン回転数Ｎｒと目標吸収トルクＴｍとの関係をもとに、入力された実エンジン回転数Ｎｒに対応する目標吸収トルクＴｍを算出し、この目標吸収トルクＴｍを乗算部３６及びインチング率演算部３２に出力する。特性線Ｌ２は、例えば、図２に示すエンジン４の燃料消費率が最小になるように定められる。

インチング率演算部３２は、判定部３２Ａと、第１切替部３２Ｂと、モジュレーション部３２Ｃと、第１大選択部３２Ｄと、インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅと、インチング率計算部３２Ｆと、最小インチング率計算部３２Ｇと、第２切替部３２Ｈと、第２大選択部３２Ｉとを含む。判定部３２Ａは、同時操作状態か否かを判定する。このため、判定部３２Ａは、インチングポテンショメータ４０及びアクセルポテンショメータ４１からそれぞれインチング操作量Ｉｓ及びアクセル開度Ａｓを取得する。

インチング操作量Ｉｓが所定の第１閾値以上かつアクセル開度Ａｓが所定の第２閾値以上である場合、判定部３２Ａは、同時操作状態であると判定し、第１切替部３２Ｂ及び第２切替部３２ＨをＯＮ側に切り替える。このようにすると、第１切替部３２Ｂからは、最小インチング率計算部３２Ｇの計算結果である最小インチング率Ｉｍが出力される。第２切替部３２Ｈからは、ＨＳＴポンプ１０の吸収トルクとして０％が出力される。

インチング操作量Ｉｓが所定の第１閾値以上かつアクセル開度Ａｓが所定の第２閾値以上である条件を満たさない場合、判定部３２Ａは、第１切替部３２Ｂ及び第２切替部３２ＨをＯＦＦ側に切り替える。このようにすると、第１切替部３２Ｂからは、インチング率Ｉとして０％が出力される。第２切替部３２Ｈからは、ＨＳＴポンプ１０の吸収トルクとしてＴａが出力される。

同時操作状態でない場合、第２切替部３２Ｈからは、ＨＳＴポンプ１０の吸収トルクとしてＴａが出力されるが、ＨＳＴポンプ１０の吸収トルクがＴａ（例えば、５ｋｇｆ・ｍ程度）以下の状態でインチングペダル４０ａを単独で操作して減速中に、アクセルペダル４１ａが踏み込まれことがある。この場合、インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅが求めたインチング時におけるインチング目標最大吸収トルクＴｉによってインチング率Ｉが増加し、フォークリフト１は加速するので、モジュレーション部３２Ｃによって加速感を緩和する。モジュレーション部３２Ｃは、第２切替部３２ＨがＯＦＦからＯＮになるとモジュレーションを実行し、第２切替部３２ＨがＯＦＦからＯＮになるとモジュレーションをかけない。

大選択部３２Ｄは、モジュレーション部３２Ｃの出力と、目標吸収トルク演算部３１から出力された目標最大吸収トルクＴｍとを比較し、大きい方を出力する。大選択部３２Ｄの選択結果は、インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅ及びインチング率計算部３２Ｆに入力される。インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅは、例えば、図９に示すマップＭＰに基づき、インチング目標最大吸収トルクＴｉを計算する。

マップＭＰには、インチング操作量Ｉｓ１、Ｉｓ２、・・Ｉｓｎ−１、Ｉｓｎ（％）と、最大吸収トルクＴｍｘ１、Ｔｍｘ２、・・Ｔｍｘｋとに応じて予め決定されたインチング目標最大吸収トルクＴｉａ、Ｔｉｂ、・・Ｔｉｘが記述されている。符号に付された数値及びアルファベットは、インチング操作量Ｉｓ１、Ｉｓ２、・・Ｉｓｎ−１、Ｉｓｎ又は複数の最大吸収トルクＴｍｘ１、Ｔｍｘ２、・・Ｔｍｘｋ等を識別するために付されている。識別が不要である場合、インチング操作量Ｉｓ、最大吸収トルクＴｍｘ、インチング目標最大吸収トルクＴｉという。ｎ、ｋは、１以上の整数である。

インチング操作量Ｉｓが所定の大きさ以上になると、インチング目標最大吸収トルクＴｉは０になる。インチング操作量Ｉｓが所定の大きさ未満の場合、インチング操作量Ｉｓが同一であれば、インチング目標最大吸収トルクＴｉは最大吸収トルクＴｍｘが大きくなるにしたがって大きくなる。最大吸収トルクＴｍｘが同一である場合、インチング目標最大吸収トルクＴｉはインチング操作量Ｉｓが大きくなるにしたがって小さくなる。

インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅは、インチングポテンショメータ４０からインチング操作量Ｉｓと、第１大選択部３２Ｄからの出力とを取得する。同時操作状態において、大選択部３２Ｄからは目標吸収トルク演算部３１からの目標吸収トルクＴｍが出力される。このため、同時操作状態において、インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅは、目標吸収トルクＴｍを最大吸収トルクＴｍｘとしてマップＭＰに与える。同時に、インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅはインチングポテンショメータ４０から取得したインチング操作量ＩｓをマップＭＰに与えて、対応するインチング目標最大吸収トルクＴｉを求める。このように、目標吸収トルクＴｍとインチング操作量Ｉｓとからインチング目標最大吸収トルクＴｉを求めることにより、同時操作状態におけるフォークリフト１の車速の変化を適切にして、フォークリフト１の操作性を向上させることができる。

インチング率計算部３２Ｆは、第１大選択部３２Ｄからの出力と、インチング目標最大吸収トルク計算部３２Ｅが求めたインチング目標最大吸収トルクＴｉとを取得し、これらを用いてインチング率Ｉを計算する。同時操作状態において、大選択部３２Ｄからは目標吸収トルク演算部３１からの目標吸収トルクＴｍが出力される。このため、インチング率Ｉ［％］は、式（１）で求めることができる。
Ｉ＝Ｔｉ／Ｔｍ×１００・・（１）

最小インチング率計算部３２Ｇは、目標吸収トルク演算部３１によって求められた目標吸収トルクＴｍと、エンジン回転センサ４３から取得した実エンジン回転数Ｎｒとから、最小インチング率Ｉｍを求める。本実施形態において、最小インチング率Ｉｍ［％］は、式（２）によって求めることができる。Ｋｎは、係数であり、実エンジン回転数Ｎｒによって変化する。本実施形態において、Ｋｎは、実エンジン回転数Ｎｒが高い場合よりも低い場合の方が大きい値となる。
Ｉｍ＝Ｋｎ／Ｎｒ／Ｔｍ×１００・・（２）

式（２）から、最小インチング率Ｉｍは、エンジン４が出力する馬力（仕事率）又はＨＳＴポンプ１０の吸収馬力（仕事率）が大きくなると小さくなり、エンジン４が出力する馬力又はＨＳＴポンプ１０の吸収馬力が小さくなると大きくなる。同時操作状態において最小インチング率Ｉｍが同一でエンジン４の出力が大きくなると、ＨＳＴポンプ１０に分配されるエンジン４の出力の絶対値は大きくなる。この状態でインチングペダル４０ａを放すと、フォークリフト１が急発進する可能性がある。また、同時操作状態において最小インチング率Ｉｍが同一でエンジン４の出力が小さくなると、ＨＳＴポンプ１０に分配されるエンジン４の出力の絶対値は小さくなる。この状態でインチングペダル４０ａを放すと、フォークリフト１の発進時にもたつきが発生する可能性がある。

本実施形態は、実エンジン回転数Ｎｒと、その実エンジン回転数Ｎｒによって求められた目標吸収トルクＴｍとに基づいて最小インチング率Ｉｍを決定するので、エンジン４の出力の変化に応じた適切なインチング率Ｉを得ることができる。その結果、同時操作状態でフォークリフト１を微速走行させる際の操作性の低下が抑制される。また、前述したように最小インチング率Ｉｍを決定することにより、ＨＳＴポンプ１０が駆動力を発生することによる損失を最低限に抑え、かつ目標吸収トルクＴｍの大きさに左右されず、フォークリフト１が動き出す際におけるインチングペダル４０ａのストロークを一定にすることができる。

第２大選択部３２Ｉは、インチング率計算部３２Ｆによって求められたインチング率Ｉと、最小インチング率計算部３２Ｇによって求められた最小インチング率Ｉｍとが入力される。第２大選択部３２Ｉは、インチング率Ｉと最小インチング率Ｉｍとを比較し、大きい方を補正インチング率Ｉｃとして乗算部３６に出力する。図３に示すように、インチング操作量Ｉｓの増加によって、インチング率計算部３２Ｆによって求められたインチング率Ｉが小さくなると、インチング率Ｉよりも最小インチング率Ｉｍの方が大きくなる。すると、第２大選択部３２Ｉは、最小インチング率Ｉｍを補正インチング率Ｉｃとして乗算部３６に出力する。

乗算部３６は、目標吸収トルクＴｍに補正インチング率Ｉｃを乗算する。そして、乗算部３６は、補正インチング率Ｉｃに対応して目標吸収トルクＴｍを減少した補正吸収トルクＴｃをＨＳＴポンプ電磁比例制御出力電流変換部３７に出力する。

出力制御部としてのＨＳＴポンプ電磁比例制御出力電流変換部３７は、補正インチング率Ｉｃで目標吸収トルクＴｍを減少した補正吸収トルク指令ｉｃを生成して、ＨＳＴポンプ１０のポンプ容量設定ユニット１１に出力する。

補正吸収トルク指令ｉｃは、ＨＳＴポンプ１０が吸収するトルクが、乗算部３６から出力された補正吸収トルクＴｃとなるようにするための信号（本実施形態では電流値）である。補正吸収トルク指令ｉｃは、ＨＳＴポンプ電磁比例制御出力電流変換部３７から、ポンプ容量設定ユニット１１の前進用ポンプ電磁比例制御バルブ１２又は後進用ポンプ電磁比例制御バルブ１３に出力される。

燃料噴射量演算部３３は、入力される実エンジン回転数Ｎｒとアクセル開度Ａｓとに基づいて、エンジン４の燃料噴射インジェクタに噴射すべき量を演算し、その結果を燃料噴射インジェクタに出力する。次に、同時操作状態におけるインチング率Ｉの制御例を簡単に説明する。

＜制御例＞
図１０は、同時操作状態におけるインチング率Ｉの制御例を示すフローチャートである。ステップＳ１において、図８に示す制御装置３０の判定部３２Ａは、同時操作状態か否かを判定する。同時操作状態である場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、判定部３２Ａは、第１切替部３２Ｂ及び第２切替部３２ＨをＯＮにする。この操作により、ステップＳ２において、インチング率Ｉの下限値は、０［％］よりも大きい最小インチング率Ｉｍとなる。同時操作状態でない場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、判定部３２Ａは、第１切替部３２Ｂ及び第２切替部３２ＨをＯＦＦにする。この操作により、ステップＳ３において、インチング率Ｉは通常の状態、例えば、インチング率Ｉの下限値が０［％］となる図３の特性線Ｌ１にしたがって変化する。

本実施形態では、目標吸収トルク演算部３１で目標吸収トルクを求めたが、目標吸収トルクという用語は一つの概念に過ぎず、これを、目標斜板傾転角としてもよい。目標斜板傾転角は、図２に示すＨＳＴポンプ１０が有する斜板の目標とする傾転角である。この場合、インチング率演算部３２によって求められた補正インチング率Ｉｃに基づいて、目標吸収トルク演算部３２によって求められた目標斜板傾転角が減少された補正斜板傾転角に対応する補正斜板傾転角指令によってＨＳＴポンプ１０が制御される。また、前述したインチング目標最大吸収トルクに代えて、インチング目標最大斜板傾転角を用いてもよい。

以上、本実施形態を説明したが、前述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１ フォークリフト
４ エンジン
６ フォーク
１０ 走行用油圧ポンプ（ＨＳＴポンプ）
１１ ポンプ容量設定ユニット
１２ 前進用ポンプ電磁比例制御バルブ
１３ 後進用ポンプ電磁比例制御バルブ
１４ ポンプ容量制御シリンダ
２０ 油圧モータ（ＨＳＴモータ）
３０ 制御装置
３１ 目標吸収トルク演算部
３２ インチング率演算部
３２Ａ 判定部
３２Ｂ 第１切替部
３２Ｃ モジュレーション部
３２Ｄ 第１大選択部
３２Ｅ インチング目標最大吸収トルク計算部
３２Ｆ インチング率計算部
３２Ｇ 最小インチング率計算部
３２Ｈ 第２切替部
３２Ｉ 第２大選択部
３３ 燃料噴射量演算部
３６ 乗算部
３７ ＨＳＴポンプ電磁比例制御出力電流変換部
４０ インチングポテンショメータ
４０ａ インチングペダル
４１ アクセルポテンショメータ
４１ａ アクセルペダル
４３ エンジン回転センサ
１００ 主油圧回路
Ａｓ アクセル開度
Ｂ メカブレーキ率
Ｉ インチング率
Ｉｍ 最小インチング率
Ｉｓ インチング操作量
Ｔｉ インチング目標最大吸収トルク
Ｔｍ 目標吸収トルク

Claims (6)

1. エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、
   前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、
   前記油圧モータによって駆動される駆動輪と、
   前記エンジンへの燃料供給量を増減操作するアクセル操作部と、
   前記エンジンの実エンジン回転数をもとに、前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルク又は前記走行用油圧ポンプが有する斜板の目標斜板傾転角を演算する目標吸収トルク演算部と、
   前記走行用油圧ポンプの所定の斜板傾転角に対する低減割合を示すインチング率を操作するインチング操作部と、
   前記インチング操作部の操作量に対応する前記インチング率を求め、かつ前記アクセル操作部及び前記インチング操作部の両方が操作されている状態に限り、前記インチング率の下限値を０よりも大きい値とするインチング率演算部と、
   前記インチング率に基づいて前記目標吸収トルクを減少した補正吸収トルクに対応する補正吸収トルク指令又は前記インチング率に基づいて前記目標斜板傾転角を減少した補正斜板傾転角に対応する補正斜板傾転角指令を前記走行用油圧ポンプに出力する出力制御部と、
   を含む、フォークリフト。
2. 前記インチング率の下限値は、前記エンジンの回転速度と、そのエンジン回転速度から決定される、前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルクとに基づいて決定される、請求項１に記載のフォークリフト。
3. 前記インチング率の下限値は、前記エンジンが出力する馬力又は前記走行用油圧ポンプの吸収馬力に応じて決定される、請求項２に記載のフォークリフト。
4. エンジンによって駆動される可変容量型の走行用油圧ポンプと、
   前記走行用油圧ポンプとの間で閉回路を形成し、前記走行用油圧ポンプから吐出した作動油によって駆動される油圧モータと、
   前記油圧モータによって駆動される駆動輪と、
   前記エンジンへの燃料供給量を増減操作するアクセル操作部と、前記走行用油圧ポンプの所定の斜板傾転角に対する低減割合を示すインチング率を操作するインチング操作部と、を含むフォークリフトを制御するにあたり、
   前記インチング操作部の操作量に対応する前記インチング率を求め、かつ前記アクセル操作部及び前記インチング操作部の両方が操作されている状態に限り、前記インチング率の下限値を０よりも大きい値とし、
   前記インチング率に基づいて前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルクを減少した補正吸収トルクに対応する補正吸収トルク指令又は前記インチング率に基づいて前記走行用油圧ポンプが有する斜板の目標斜板傾転角を減少した補正斜板傾転角に対応する補正斜板傾転角指令を前記走行用油圧ポンプに出力する、
   フォークリフトの制御方法。
5. 前記インチング率の下限値は、前記エンジンの回転速度と、そのエンジン回転速度から決定される、前記走行用油圧ポンプの目標吸収トルクとに基づいて決定される、請求項４に記載のフォークリフトの制御方法。
6. 前記インチング率の下限値は、前記エンジンが出力する馬力又は前記走行用油圧ポンプの吸収馬力に応じて決定される、請求項５に記載のフォークリフトの制御方法。

Images